[發明專利]一種航空電靜液作動系統用液壓集成閥塊

有效

• 申請號: 202010658114.0
• 申請日: 2020-07-09
• 公開（公告）號: CN111779724B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 李瑩;張玉瑩;張晉;姚靜;聞德生
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: F15B13/02
• 分類號: F15B13/02;F16K27/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 徐華燊;李洪福

本發明提供一種航空電靜液作動系統用液壓集成閥塊，包括閥塊體、油管通道和孔口結構，閥塊體采用輕型材料利用增材制造工藝成形，遵循體積最小原則；油管通道采用B樣條曲線成形，利用增材制造工藝與閥塊體同時成形；孔口結構采用增材制造工藝與閥塊體和油管通道一同成形，且孔口結構為圓形孔口結構；油管通道與孔口結構的連接方式為相切平滑連接；油管通道換向處平緩改變方向，無直角結構；孔口結構為直孔，其內壁與閥塊體表面垂直。本發明采用增材制造成形工藝替代傳統工藝成形閥塊體及其內部流道結構，有效解決了復雜管路壓力損失大且設計工藝復雜等技術難題，具有壓力損失小、制備簡單、適用范圍寬的優點，且有效地減輕了液壓集成閥塊的重量。

技術領域

本發明涉及液壓傳動技術領域，具體而言，尤其涉及一種航空電靜液作動系統用液壓集成閥塊。

背景技術

液壓閥屬于工業中常用的一種通過壓力控制的自動化元件，液壓閥工作的時候主要受內部的壓力油控制，可以通過與配壓閥的配合來進行比較遠距離的水電管路的控制，目前市面上常見的主要有兩種，直動型和先導型。液壓閥主要是用來控制液壓系統中的液體壓力和流向，在液壓閥控制的時候可以對于壓力和流量流向做出比較精確的控制。液壓閥的工作原理是利用閥芯在閥體內的相對運動來控制閥口的通斷及開口的大小，以實現壓力、流量和方向控制。液壓控制閥按其作用可分為方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥三大類，按控制方式的不同，液壓閥又可分為普通液壓控制閥、伺服控制閥、比例控制閥。根據安裝形式不同，液壓閥還可分為管式、板式和插裝式等若干種。

集成式液壓閥塊將多個液壓閥集成安裝在一個金屬塊上，實現了液壓系統的集成化和標準化。在實現預定功能的基礎上簡化了液壓系統的設計和安裝，降低制造成本，應用范圍十分廣泛。隨著液壓系統復雜程度和集成度的提高，對液壓集成閥塊的設計也提出了更高的要求。

現有液壓集成閥塊通常用整體鍛件，經采用銑、鉆、磨、表面處理等機加工藝制造，對材料內部組織有一定要求，不得有夾層、沙眼等缺陷。閥塊體是集成式液壓系統的關鍵部件，它既是其它液壓元件的承裝載體，又是它們油路連通的通道體。閥塊體一般都采用長方體外型，材料一般用鋁或可鍛鑄鐵。閥塊體上分布有與液壓閥有關的安裝孔、通油孔、連接螺釘孔、定位銷孔，以及公共油孔、連接孔等，為保證孔道正確連通而不發生干涉有時還要設置工藝孔。一般一個比較簡單的閥塊體上至少有40-60個孔，稍微復雜一點的就有上百個，這些孔道構成一個縱橫交錯的孔系網絡。閥塊體上的孔道有光孔、階梯孔、螺紋孔等多種形式，一般均為直孔，便于在普通鉆床和數控機床上加工。有時出于特殊的連通要求設置成斜孔，但很少采用。現有液壓閥塊體內部油路通道采用鉆孔實現，設計時應盡量避免在閥塊體內設置復雜連接的控制孔道和三維斜孔，應避免采用傾斜孔道。必須設置傾斜時，孔道的傾斜角度應不超過35°，以避免斜孔加工造成的橢圓孔口，從而影響油口密封。

基于上述設計要求所加工的液壓集成閥塊通常情況下存在以下問題：

1、基于液壓元件的通用要求，閥體應避免或盡可能減少氣孔、砂眼或夾層現象，現有的液壓集成閥塊通常采用金屬塊(一般為球墨鑄鐵、35鋼、45鋼或鋁合金)作為毛坯，通常采用鑄造、鍛壓等工藝制作，制作過程中必然會產生上述缺陷。裝配后產品耐壓性能的檢驗工作難以進行，因此無法保證產品的合格率。另外，隨著壓力載荷不斷變化，液壓集成塊所存在的缺陷會隨時因內部滲漏造成功能喪失，存在安全隱患。

2、加工油管通道時，通過從毛坯的外圍向其中央鉆孔制作油管通道和孔口結構，所需要的各循環路徑可能在設計及排列上相當復雜，造成的問題一是加工工序復雜；二是對于加工要求較高的孔進一步增加了加工難度，廢品率較高，提高了制作成本。

3、基于機加工鉆孔的常識，鉆頭應盡量與被加工基面垂直，以減少加工難度，而上述加工要求使現有液壓集成閥塊在內部管路設計上盡可能采用垂直相連，這樣存在的問題一是管路設計復雜且難度大，二是空間利用率低，三是垂直連接的管路對于避免湍流和減少壓力損失并非最佳設計，四是管路相貫處易產生較大的飛邊毛刺，尤其是管徑較小的深孔尚無有效方法進行檢測和清除，未清除的飛邊毛刺在應用中如脫落會造成液壓元件的功能喪失或損傷。